近日，美國空軍研究實驗室(AFRL)開發出一種新的3D打印技術，用來制造太陽能電池。該技術以薄膜鈣鈦礦為主要材料，更具成本效益，具有大量的應用潛力。使用這種材料和打印工藝，人們可以在衣服上打印柔性太陽能電池，還可應用于自我供能機器人、發光裝置等。


根據最近發表在科學雜志《NationalEnergyMaterials》上的一項新研究，空軍研究實驗室(AFRL)的研究人員正在采用Optomec的氣溶膠噴射技術來制造更具成本效益的太陽能電池，并認為這種方法具有巨大的應用潛力。

太陽能是一種清潔能源，但目前的太陽能電池制造是一個復雜、耗時、勞動力密集和高成本的過程。“如果想讓太陽能具有競爭力，就必須讓太陽能電池更高效和更具成本效益，”研究人員說，“硅電池使用純無機材料，這些材料本身很硬。我們需要一種易于打印，同時還能捕獲陽光的材料。”

受一卷卷新聞紙被印刷上墨水的啟發，研究人員認為，如果能打印出一種無機-有機雜化材料，那么既能捕獲太陽能，同時也不會很貴。

事實證明，薄膜鈣鈦礦這種材料具有優異的光吸收能力和強大的能量轉換效率。20世紀90年代這種材料就已經出現，只是一直被用來生產發光二極管，而不是捕獲太陽能。


研究人員用超聲波對鈣鈦礦前驅體材料進行了霧化，從而能將細小的氣溶膠液滴送到氣溶膠噴射打印機噴嘴中。在CAD工具路徑的幫助下，材料可以涂覆一個合適的表面，最終創造出一個效率達到15.4%的太陽能電池。

研究人員進行了進一步的研究，將這種材料打印到一個3D表面上，由此得來的太陽能電池能保持5.4%的效率。

應用幾乎是無限的。使用這種材料和打印工藝，人們可以在衣服上打印柔性太陽能電池。自我供能機器人、發光裝置，甚至自我供能的柔性傳感器或許能在不久的將來實現。

研究人員已為該技術提交了專利申請，目前正在等待審批結果。

原標題:美用鈣鈦礦制造3D打印太陽能電池 頗具成本效益